• Smart Structures and Systems
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• 제18권2호
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• pp.197-216
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• 2016

The increased speed of a train causes increased loads that act on the track substructures. To ensure the safety of the track substructures, proper maintenance and repair are necessary based on an accurate characterization of strength and stiffness. The objective of this study is to develop and apply a cone penetrometer incorporated with the dynamic cone penetration method (CPD) for investigating track substructures. The CPD consists of an outer rod for dynamic penetration in the ballast layer and an inner rod with load cells for static penetration in the subgrade. Additionally, an energy-monitoring module composed of strain gauges and an accelerometer is connected to the head of the outer rod to measure the dynamic responses during the dynamic penetration. Moreover, eight strain gauges are installed in the load cells for static penetration to measure the cone tip resistance and the friction resistance during static penetration. To investigate the applicability of the developed CPD, laboratory and field tests are performed. The results of the CPD tests, i.e., profiles of the corrected dynamic cone penetration index (CDI), profiles of the cone tip and friction resistances, and the friction ratio are obtained at high resolution. Moreover, the maximum shear modulus of the subgrade is estimated using the relationships between the static penetration resistances and the maximum shear modulus obtained from the laboratory tests. This study suggests that the CPD test may be a useful method for the characterization of track substructures.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제19권4호
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• pp.95-109
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• 2020

본 연구에서는 휴대형 동적콘관입시험(DCPT)을 활용하여 손상된 보강토옹벽의 피해원인을 규명하고 대책방안을 마련한 총 6곳의 현장사례를 검토하여 휴대형 동적콘관입시험의 현장 적용성을 평가하였다. 현장에서는 하부 로트의 결합 연장을 통하여 6m 이상의 지반조사가 가능하도록 개량된 동적콘관입시험기를 사용하였으며, 그 결과를 표준관입시험 결과와 비교하여 상관 관계를 분석하였다. 다양한 현장 적용사례 분석을 통하여, 휴대형 동적콘관입시험이 손상된 보강토옹벽 현장에서의 적용이 매우 편리하며, 연속적으로 개략적인 지반강성을 파악하여 옹벽의 피해원인을 규명하고 안정성을 확인하는데 큰 역할을 할 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 동적콘관입시험 및 표준관입시험 결과를 비교, 분석해 본 결과, 사질토 지반에서는 N≒(1/3~2/3)·Nd 정도의 상관관계가 나타남을 알 수 있었다.

• Smart Structures and Systems
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• 제15권4호
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• pp.1085-1101
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• 2015

Changes in substructure conditions, such as ballast fouling and subgrade settlement may cause the railway quality deterioration, including the differential geometry of the rails. The objective of this study is to develop and apply a hybrid cone penetrometer (HCP) to characterize the railway substructure. The HCP consists of an outer rod and an inner mini cone, which can dynamically and statically penetrate the ballast and the subgrade, respectively. An accelerometer and four strain gauges are installed at the head of the outer rod and four strain gauges are attached at the tip of the inner mini cone. In the ballast, the outer rod provides a dynamic cone penetration index (DCPI) and the corrected DCPI (CDCPI) with the energy transferred into the rod head. Then, the inner mini cone is pushed to estimate the strength of the subgrade from the cone tip resistance. Laboratory application tests are performed on the specimen, which is prepared with gravel and sandy soil. In addition, the HCP is applied in the field and compared with the standard dynamic cone penetration test. The results from the laboratory and the field tests show that the cone tip resistance is inversely proportional to the CDCPI. Furthermore, in the subgrade, the HCP produces a high-resolution profile of the cone tip resistance and a profile of the CDCPI in the ballast. This study suggests that the dynamic and static penetration tests using the HCP may be useful for characterizing the railway substructure.

• 지질공학
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• 제31권4호
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• pp.541-547
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• 2021

비탈면의 유실, 붕락사고 등 비탈면에 대한 안정성을 파악하기 위해서 지층의 구성상태, 역학적 특성 등의 지반정보 파악이 필요하다. 이러한 지반정보를 파악하기 위해서 일반적으로 표준관입시험(SPT) 및 콘 관입시험 등이 널리 이용되고 있다. 대부분이 급경사로 이루어지고 진입로가 없는 비탈면에 대한 접근성 문제로 표준관입시험이 널리 활용되지 못하고 있다. 이러한 단점을 보완할 수 있는 있는 휴대용 장비인 Drop Cone Penetrometer(DCP)를 이용한 조사도 여러 가지 문제로 제한적으로 사용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 비탈면 현장접근이 용이한 휴대용 시추기와 동적콘관입시험 모듈을 개발하고, 개발된 동적콘관입시험기를 이용한 결과와 동일 현장에서 수행한 표준관입시험값과 상관성을 분석하였다. 에너지전단율로 보정된 동적콘관입시험과 표준관입시험간의 상관식은 N_d' = 3.13 N'으로 나타났다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제31권11호
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• pp.25-31
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• 2015

연속 동하중을 지지하는 철도노반의 탄성거동은 대상 상부노반의 전단탄성계수에 주된 영향을 받으므로, 일정한 다짐도로 조성된 상부노반에서의 전단파속도 획득은 대상 지반의 탄성거동 예측에 활용될 수 있다. 본 연구에서는 상부노반에서 수행된 동적 콘 관입시험(DCPT) 결과로부터 전단파속도($V_s$)를 추정하기 위하여 동적 콘 관입지수(DCPI)와 전단파속도의 상호관계를 제시하고자 하였다. 상호관계의 신뢰도를 확보하기 위하여 동적 콘 관입시험 및 전단파속도 획득은 시공 완료된 철도 상부노반에서 수행되었다. 전단파속도 획득 방법으로서 cross hole 방법이 사용되었으며, 수신기와 발신기의 중간 위치에서 동적 콘 관입시험이 수행되었다. 동일한 심도에서의 동적 콘 관입지수 및 전단파속도 비교 결과, 전단파속도는 결정계수가 0.8 이상인 동적 콘 관입지수의 거듭제곱 형태로 나타났다. 본 연구결과는 동적 콘 관입기를 이용한 상부노반의 강도평가와 동시에 전단파속도 추정 방법으로써 유용하게 사용될 것이라 기대된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제19권4호
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• pp.33-38
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• 2018

제체 재료의 다짐 불량에 의한 내부 침식은 국내 제방의 주요 붕괴 원인으로, 제방의 안전진단에 있어서 제체의 다짐 상태 평가는 매우 중요한 점검 사항이다. 본 연구에서는 제체의 다짐상태 평가 시 동적 콘 관입시험의 현장 적용성을 검증하기 위해 대표적인 다짐평가 기법인 평판재하시험에 대해 상관관계를 분석하였다. 시험 부지의 지반 특성 및 토층 심도를 파악하기 위해 표준관입시험을 6회 수행하였다. 평판재하시험 15회, 동적 콘 관입시험 47회 수행 후 크리깅(Kriging) 기법으로 공간분포를 얻었다. 평판재하시험의 공간분포와 일정 관입깊이에서의 동적 콘 관입시험 공간분포 간의 피어슨 상관 계수를 계산하였다. 평판재하시험의 지지력과 관입 깊이 5cm, 10cm, 15cm에서의 동적 콘 관입시험의 타격횟수는 약한 양의 상관관계를 갖는 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제24권12호
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• pp.5-11
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• 2023

도로나 태양광 발전시설의 인위적으로 조성된 지반이 집중호우와 같은 강우에 의해서 약화되면서 발생되는 산사태, 토석류 등에 의해 경제적 피해가 발생하고 있다. 인위적으로 조성된 지반의 안정성을 파악하기 위해서 지층의 구성상태, 역학적 특성등의 지반정보 확인이 매우 중요하다. 하지만 조사부지가 대부분 급경사로 이루어지거나 진입로가 대부분 없기 때문에 지반정보를 확인하기 위해 일반적으로 사용되고 있는 시추장비와 표준관입시험의 수행이 쉽지 않다. 본 연구에서는 소형화한 오거시추 장비와 자동낙하장치를 적용한 동적콘관입시험(Dinamic Cone Penetrometer, DCP) 장비를 개발하여 산지태양광 부지에서의 적용성을 확인하기 위하여 콘저항값 및 동적콘관입시험값과 표준관입시험값의 상관관계를 분석하였다. 그 결과 콘저항값은 q_c = 0.46 N, 동적콘관입시험값(N_d)는 N_d = 1.58 N으로 기존연구자들의 결과와 유사한 값을 확인하여 그 신뢰성을 확보하였다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.119-131
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• 2014

본 연구에서는 광역 부지나 현장 접근성이 용이하지 않은 현장의 지반조사를 신속 정확하게 수행하기 위한 목적으로 해외에서 널리 사용되고 있는 동적 콘 관입시험기를 개선한 개량형 동적 콘 관입시험기를 개발하였다. 기존의 동적 콘 관입시험기의 장점인 휴대성, 간단한 시험방법 등은 그대로 반영하는 한편, 하부 로트의 결합 연장을 통하여 기존 시험기의 지반 관입심도 1m에서 6m까지 관입되도록 고안하였다. 또한, 해머(2+3+3kg), 콘(3type) 등의 조합으로 독일식/일본식 간이 동적 콘 관입시험기(Tsukuba, PWRI, SH type)와 동일한 제원으로 시험이 가능하며, 심도가 깊어짐에 따라 시험 결과에 영향을 미치는 수직도를 확보할 수 있도록 보조 장치를 적용시켰다. 이렇게 개발 제작한 개량형 동적 콘 관입시험기의 적용성을 평가하기 위하여 국내/외 현장의 다양한 지반에 대하여 시험을 수행하여 그 신뢰성을 확보하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권1호
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• pp.5-12
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• 2016

극한지에서는 환경적 요인과 접근성의 한계에 따라, 동결토의 강도를 현장 상태에서 파악하기 어렵다. 본 연구에서는 극한지 현장의 동결강도를 평가하기 위하여 계장화된 동적 콘 관입기로부터 산정된 동적 콘 저항력과 직접전단실험으로부터 획득된 전단강도 간의 상관성을 조사하였다. 실트가 혼합된 주문진사를 함수비 2.3%로 동일하게 조성하였으며, 시료를 냉동 챔버 내에서 동결시킨 후 직접전단실험과 동적 콘 관입실험을 진행하였다. 실험은 동결과정 및 전단과정, 그리고 동적 콘 관입과정에서 수직응력을 5kPa 및 10kPa로 조합한 4가지 경우로 구성하였으며 이에 따른 동적 콘 관입지수와 전단강도를 산정하였다. 또한 해머타격으로부터 전달되는 에너지의 손실에 대한 영향을 최소화하기 위하여 선단에서 산정된 에너지 및 변위를 이용함으로써 동적 콘 저항력을 산출하였다. 직접전단실험 및 동적 콘 관입실험을 수행한 결과 구속조건에 의한 전단강도의 증가에 따라 동적 콘 관입지수는 비선형적으로 감소하였으며, 동적 콘 저항력은 전단강도와 선형적으로 비례하는 관계로 나타났다. 본 연구는 동결토에 대한 동적 콘 관입실험과 직접전단실험을 통한 강도정수를 비교 및 평가한 연구이며 본 연구에서 도입된 동적 콘 저항력은 극한지 현장에서 동결토의 강도를 추정하기 위한 유용한 지표가 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국철도학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.792-801
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• 2016

철도노반에 대한 지반조사 방법은 표준관입시험(SPT), Cone 관입시험 등이 널리 이용되고 있다. 그러나 표준관입시험은 시험장비가 크기 때문에 운행선 주변의 전철주 등에 접촉 위험이 있어 적용에 어려움이 있다. 그리고 휴대용 장비인 DCP(Dynamic Cone Penetrometer)의 경우 타격에너지가 부족하고 관입되는 Cone-rod의 강성이 부족하므로 필요 깊이까지 관입이 불가능하여 사용에 제한을 받고 있다. 이에 본 연구에서는 휴대용 장비이면서 타격에너지와 강성이 큰 Pagani Cone Test를 표준관입시험과 동일한 지반에서 시험을 실시하여 N값을 비교 분석하였다. 그 결과 Pagano Cone Test의 N값을 보정시 사질토에서 SPT의 N값의 1.48배, 점토에서 1.33배를 얻었으며, Pagani Cone Test의 N값과 표준관입시험의 N값과의 상관관계를 제안하였다.